JPH05203600A - インピーダンス指標の算出方法及びインピーダンス指標を用いた管材腐食度測定方法 - Google Patents

インピーダンス指標の算出方法及びインピーダンス指標を用いた管材腐食度測定方法

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JPH05203600A
JPH05203600A JP3870292A JP3870292A JPH05203600A JP H05203600 A JPH05203600 A JP H05203600A JP 3870292 A JP3870292 A JP 3870292A JP 3870292 A JP3870292 A JP 3870292A JP H05203600 A JPH05203600 A JP H05203600A
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純一 安藤
Masayuki Ishikawa
石川  雅之
Masanori Akita
政則 秋田
Nobumiki Yamada
順幹 山田
Toshio Hirose
俊雄 廣瀬
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TOKYO BOEKI KK
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Toho Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インピーダンス指標を使用した管材腐食度測
定方法により、地中に埋設した管材の推定最大腐食深さ
と実測最大腐食深さとの相関の精度をよくする。 【構成】 腐食度推定値H=A1 +B1 M +C1 P/
S とする。ただし、ZM :インピーダンス指標,P/S:
管対地電位 A1 ,B1 ,C1 :定数 ZM =(Rα−Rβ)X /RγY ただし、X,Yはべき乗数、Rα,Rβ,Rγは、それ
ぞれ電流の周波数がα,β,γのときのインピーダンス
値である。更に埋設経過年YE を因子に加えて 【数10】とすると推定精度を向上できる。ただし、A
2 ,B2 ,C2 は定数である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、地中のガス供内管等
の測定に用いるインピーダンス指標の算出方法及びイン
ピーダンス指標を用いた管材腐食度測定方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、地中に埋設されたガス管として使
用されている亜鉛メッキ鋼管の腐食が問題とされ、保守
点検のためこの腐食の程度を検査する必要があった。こ
のため、測定が容易な非堀削的方法として、次の方法が
あった。
【0003】まず、図4に示す方法で管対地電位P/S
を測定する。即ち、地中32に埋設されたガス管1の本
管部分11、供内管部分12及び露出部分13が図4の
ように接続された状態で、地表面31から地中32に差
し込まれた照合電極54と露出部分13との間の電圧即
ち管対地電位P/Sを電位差計51により、配線52及
び配線53を介して測定する。
【0004】次に、図5において、交流抵抗計61の出
力は、配線62及び配線63を介して、土壌杖64の絶
縁被服導線64a,導電性棒状部材64b間に印加され
る。絶縁被服導線64aは、導電性棒状部材64bの中
心空洞を通って先端電極部分64cに接続され、先端電
極部分64cは、絶縁材部分64dを介して導電性棒状
部材64bの先端に固着されている。したがって、交流
抵抗計61の出力は、導電性棒状部材64bと先端電極
部分64cとの間に印加されることになる。そして、先
端電極部分64cと導電性棒状部材64bの図示下側は
地表面31から地中32に差し込まれるので、交流抵抗
計61の出力による電流が地中32を流れ、土壌比抵抗
ρを測定することができる。
【0005】このようにして土壌比抵抗ρ及び管対地電
位P/Sを測定した後、管材の腐食度推定値Hを次式で
算出する。
【数2】となる。ただし、A3 ,B3 ,C3 は定数であ
る。また、地中を流れるプロープ電流Iprを因子として H=A4 +B4 pr+C4 P/S ただし、A4 ,B4 ,C4 は定数であるとする方法があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本願発明は、
従来技術の欠点をなくし、腐食度推定値と腐食度実測値
との相関性能のすぐれたガス供内管の管材腐食度測定方
法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明のインピーダンス指標を用いた管材腐食度
測定方法は、管材の腐食度推定値Hが H=A1 +B1 M +C1 P/S である。ただし、P/Sは管対地電位であり、A1 ,B
1 ,C1 は定数であり、ZM はインピーダンス指標であ
る。またZM である。ただし、Rα,Rβ,Rγはそれぞれ電流の周
波数がα,β,γ[HZ ]のときの管材のインピーダン
ス値であり、X,Yはべき乗数である。更に管材の腐食
度推定値Dを
【数3】とすることができる。ただし、YE は埋設経過
年であり、A2 ,B2 ,C2 は定数であり、ZM 及びP
/Sは上述のZM 及びP/Sと同じである。
【0008】
【作用】上記のように構成されたインピーダンス指標を
用いた管材腐食度測定方法は、腐食度にそれぞれ相関が
あるインピーダンス指標ZM と管対地電位P/Sとを加
重し、さらに一定値の定数を加えて、管材の腐食推定値
と腐食度実測値との差を小さくし、腐食度推定値の精度
を向上せしめる。さらに埋設経過年YE を考慮して
【数4】を乗ずると、腐食度推定値の精度が向上する。
【0009】
【実施例】次に、実施例を図面に基づいて説明する。図
1は、本発明の実施例のうち、インピーダンス指標ZM
の測定法の説明図である。図1においてガス管1は、本
管部分11,供内管部分12及び露出部分13からな
り、露出部分13にはガスメーター14が接続され、本
管部分11及び供内管部分12は地中32に埋設されて
いる。なお、ここにおいて、ガス管露出部分13は、地
表面31から露出して家屋4に付設されている。次に、
測定器2は、測定器本体21,配線22,配線23及び
電極棒24からなり、測定器2の交流電圧出力端の一方
が配線22を介してガス管露出部分13に接続され、一
方、前記交流電圧出力端の他法は、配線23を介して電
極棒24に接続されている。そして電極棒24の先端は
地表面31から地中32に差し込まれている。
【0010】以上の構成により、測定器本体21の交流
電圧出力は、ガス管露出部分13と供内管部分12及び
本管部分11との間に印加がされ、交流電流が流され
る。このとき、ガス管の自然腐食(ミクロセル腐食)の
状態に応じて管表面の電気的状態が変化する。先ず、管
表面の錆層は、多孔質の錆層とその空隙を満たす液体
(電解液)で構成されている。電流は錆と液体中を流れ
るので、全体としては、錆のインピーダンス(抵抗R1
とコンデンサCの並列)と液体の抵抗R2 との並列回路
と考えられる。これに土壌の抵抗R3 が加わり、実管で
の錆層のインピーダンスZの等価回路は図2のように表
わされる、またそのインピーダンスZの軌跡は図3とな
る。
【0011】ここで錆層の空隙の面積率Sは(1)式で
表現される。 ただしS1 は錆層の面積であり、S2 は空隙の面積であ
る。したがって、空隙(液)の抵抗R2 は、面積率Sに
反比例し、錆層の厚さtに比例するので ただし、ρ2 は錆層中の土壌(液)比抵抗である。 2 =ρ2 P ……………(3) また、錆のみの抵抗R1 は、同様に ただし、ρ1 は錆層の比抵抗である。
【0012】ここで、周波数が十分高い時は、Cによる
インピーダンスは小さくなり、図3のZ1 は次式で表わ
される。 Z1 =R3 ……………(5) また、周波数が低くなると、Cによるインピーダンスが
大きくなり、図3のZ2 は次式のように簡略化される。
【0013】従って、図3の半円状の部分の径Z3 は、 (7)式に、(3),(4)式を代入し、 ここで、ρ2 <<ρ1 であり、(8)式の分母は
【数5】従って(8)式は 更に、土壌比抵抗ρ2 は、周波数1KHZ でのインピー
ダンスに比例すると仮定すると
【数6】であるので、(9)式より Z3 =mR1KP……………(10) となる。
【0014】 と表現される。ここで、Z3 =Z2 −Z1 であり、Z2
はできるだけ低周波、Z1 はできるだけ高周波であるべ
きだが、測定器の能力及び精度を考慮し、各々Z2 は1
KHZ でのインピーダンスR1K、Z1 は10KHZ での
インピーダンスR10K と近似値として代用すると、(1
1)式は、 と簡略化される。従って、1KHZ 及び10KHZ での
インピーダンスを測定することにより、腐食層の厚さ
(平均スケール厚さ)を推定することができることにな
る。
【0015】 ので、より実用的にするため、次式をインピーダンス指
標ZM とする。 ただし、Xはべき乗数である。また不確定要素を吸収す
るためZM は一般的に と表わすことができる。ただし、Rα,Rβ,Rγは、
それぞれ電流の周波数がα,β,γ[HZ ]のときのイ
ンピーダンス値である。
【0016】次にインピーダンス指標ZM と上述の第4
図で測定法を示した管対地電位P/Sはそれぞれ腐食度
と相関があるので、腐食度推定精度向上のため、ZM
P/Sを因子として、腐食度推定値Hを H=A1 +B1 M +C1 P/S……………(14) とする。
【0017】次に、(13)式において、インピーダン
ス指標ZM のべき乗数Xの最適値を調べた結果、X=0.
45が適当であることが判明した。なお、X各値に対する
M と腐食度との相関性能は次のようになる。
【表1】なお、安全率は、|Hcal−Hmax|<
0.5の範囲にはいるデータ件数(安全件数)の全体に
対する割合を意味しており、Hcalは、推定腐食度、
Hmaxは実測腐食度である。また、評価指標の欄は、
安全率と相関関係に比重付けしたものを表示している。
そして、評価指標の欄の総計は、評価指標の欄の安全率
と相関係数の合計である。
【0018】次に、インピーダンス指標を用いた腐食度
推定方法と、インピーダンス指標ZM ,プローブ電流I
pr,管対地電位P/Sの3因子のうち、2因子を用い
た重回帰式とを比較すると、次表に示すように、ZM
P/Sを用いた重回帰式が最も相関がよいことが判明し
た。
【表2】
【0019】次に、腐食度推定式のうち、比較的相関の
よい推定式5式の相関性能を比較すると次表のようにな
る。
【表3】
【表4】埋設経過年YE を因子に付加した次式は相関性
能が優れている。
【数7】(15)式(D(3))は、他の4式と比較し
ても相関性能が優れている。D(3)の相関係数0.4
9,総合評価1.67はいずれも最高値である。なお、
【数8】とした理由は、腐食度が
【数9】に比例するためである。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば亜鉛メッキ鋼管を使用したガス管等の管材の腐食度を
非堀削式で精度よく推定することができる。このためガ
ス管等の保守点検がきわめて容易になり、またこのた
め、保守点検に要するコストを低下させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施例のうち、インピーダンス指標
M の測定法の説明図である。
【図2】本願発明の実施例を説明するための管表面のイ
ンピーダンス等価回路である。
【図3】本願発明の実施例を説明するための錆層のイン
ピーダンス軌跡である。
【図4】本願発明の実施例及び従来例を説明するための
管対地電位測定法の説明図である。
【図5】従来例を説明するための土壌比抵抗測定の説明
図である。
【符号の説明】
H 腐食度推定値 ZM インピーダンス指標 P/S 管対地電位 Rα,Rβ,Rγ それぞれ電流の周波数がα,β,γ
[HZ ]であるときのインピーダンス値 D 腐食度推定値 YE 埋設経過年 A1 ,B1 ,C1 ,A2 ,B2 ,C2 ,m 定数 1 ガス管 2 測定器 32 地中 51 電位差計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 雅之 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東 邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 秋田 政則 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東 邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 山田 順幹 愛知県名古屋市熱田区三本松町1番1号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 廣瀬 俊雄 愛知県名古屋市中村区名駅4丁目27番23号 東京貿易株式会社名古屋支店内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中に埋設した管材の腐食度測定に用い
    るインピーダンス指標ZM の下式で示す算出方法。 ただし、Rα,Rβ,Rγは、それぞれ電流の周波数が
    α,β,γ[HZ ]のときの管材のインピーダンス値で
    あり、X,Yはべき乗数である。
  2. 【請求項2】 地中に埋設した管材の腐食度推定値が下
    式のHで示されることを特徴とするインピーダンス指標
    を用いた管材腐食度測定方法。 H=A1 +B1 M +C1 P/S ただし、P/Sは管対地電位であり、A1 ,B1 ,C1
    は定数であり、ZM はインピーダンス指標である。
  3. 【請求項3】地中に埋設した管材の腐食度推定値が下式
    のDで示されることを特徴とするインピーダンス指標を
    用いた管材腐食度測定方法。 【数1】ただし、YE は埋設経過年であり、A2
    2 ,C2 は定数であり、ZM はインピーダンス指標で
    あり、P/Sは管対地電位である。
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